KR101118415B1

KR101118415B1 - 초전도 케이블

Info

Publication number: KR101118415B1
Application number: KR1020077020919A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 히로세
Original assignee: 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2012-03-07
Also published as: WO2006098068A1; CN101142637A; HK1115222A1; NO20075177L; US7943852B2; EP1860666A4; RU2007134217A; CN101142637B; CA2598343A1; KR20070112170A; MX2007011075A; US20080164048A1; EP1860666A1

Abstract

케이블 외경이 보다 작은 초전도 케이블, 및 이 초전도 케이블을 이용한 직류 송전 방법을 제공한다. 초전도 케이블(1)은, 초전도 재료로 이루어지는 초전도 도체층(4) 및 외부 초전도층(6)을 갖는 케이블 코어(2)를 2가닥 꼬아 합쳐 단열관(8) 내에 수납시킨 구성이다. 각 케이블 코어(2)는, 중심으로부터 순서대로 포머(3), 초전도 도체층(4), 절연층(5), 외부 초전도층(6), 보호층(7)을 구비한다. 단극 송전에서는, 양 코어(2)에 구비하는 초전도 도체층(4)에 단극의 전류를 흘려 왕로 선로로 하고, 양 코어(2)에 구비하는 외부 초전도층(6)에 귀로 전류를 흘려 귀로 선로로 한다. 쌍극 송전에서는, 한쪽의 코어(2)에 구비하는 초전도 도체층(4)을 정극의 송전에 이용하고, 다른쪽의 코어(2)에 구비하는 초전도 도체층(4)을 부극의 송전에 이용하고, 양 코어(2)의 외부 초전도층(6)을 중성선층으로 한다.

Description

초전도 케이블{SUPERCONDUCTING CABLE}

본 발명은, 복수의 케이블 코어를 꼬아 합쳐 이루어지는 초전도 케이블, 및 이 초전도 케이블을 이용한 직류 송전 방법에 관한 것이다. 특히, 케이블 외경을 보다 작게 할 수 있는 초전도 케이블에 관한 것이다.

종래로부터, 교류용 초전도 케이블로서, 3가닥의 케이블 코어를 일괄로 한 3심 일괄형 케이블이 알려져 있다. 도 4는 3심 일괄형의 3상 교류용 초전도 케이블의 단면도이다. 이 초전도 케이블(100)은, 단열관(101) 내에 3가닥의 케이블 코어(102)를 꼬아 합쳐 수납시킨 구성이다. 단열관(101)은, 외관(101a)과 내관(101b)으로 이루어지는 2중관의 사이에 단열재(도시하지 않음)가 배치되고, 또한 외관(101a)과 내관(101b)의 사이가 진공 흡입된 구성이다. 단열관(101)의 외주(外周)에는, 방식층(防食層)(104)을 구비한다. 각 케이블 코어(102)는, 중심으로부터 순서대로 포머(200), 초전도 도체층(201), 절연층(202), 초전도 실드층(203), 보호층(204)을 구비하고, 내관(101b)과 각 케이블 코어(102)로 둘러싸이는 공간(103)이 액체질소 등의 냉매의 유로가 된다.

상기 초전도 케이블을 이용하여 교류 송전을 행하면, 인덕턴스에 의한 교류 손실이 발생하거나, 단락시의 전류가 커, 이때의 손실에 의해 온도가 과도하게 상승할 우려가 있다. 이에 대하여, 교류 송전이 아닌, 초전도 케이블에 의한 직류 송전의 경우, 교류 손실이 없고, 단락 전류도 작게 할 수 있다. 직류용 초전도 케이블로서, 특허 문헌 1에서는, 초전도 도체와 절연층을 갖는 케이블 코어를 3가닥 꼬아 합친 초전도 케이블이 제안되어 있다. 이 초전도 케이블에서는, 각 케이블 코어를 각각 정극 코어, 부극 코어, 중성선 코어로 하여 쌍극 송전을 행한다.

(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제 2003－249130호

(발명이 해결하고자 하는 과제)

상기 특허 문헌 1의 초전도 케이블에서는, 1가닥의 케이블로 쌍극 송전을 행할 수 있다. 그러나, 이 케이블은, 1가닥의 케이블에 케이블 코어를 3심이나 구비하므로 케이블 외경이 커지기 때문에, 설치 공간에 따라서는 적용할 수 없는 경우도 생각할 수 있다. 따라서, 직류 송전을 행하는데 있어서, 케이블 외경을 보다 작게 할 수 있는 초전도 케이블의 개발이 요구된다. 또한, 도 4에 나타내는 교류용 초전도 케이블도 1가닥의 케이블에 3심의 코어를 구비하므로, 상기 특허 문헌 1의 케이블과 같이 케이블 외경이 크다.

그래서, 본 발명의 주목적은, 케이블 외경이 보다 작은 초전도 케이블을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 직류 송전에 적합한 초전도 케이블을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 초전도 케이블을 이용한 직류 송전 방법을 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명은, 1가닥의 케이블에 구비하는 코어 수를 적게 함으로써 상기 목적을 달성한다.

즉, 본 발명의 초전도 케이블은, 이하의 구성을 구비하는 2가닥의 케이블 코어를 꼬아 합쳐 이루어지는 것을 특징으로 한다. 각 케이블 코어는, 초전도 도체층과, 상기 초전도 도체층의 외주에 마련되는 절연층과, 상기 절연층의 외주에 마련되는 외부 초전도층을 구비하는 것으로 한다.

또한, 본 발명의 직류 송전 방법은, 상기 초전도 케이블을 이용한 송전 방법으로서, 케이블 코어에 구비하는 초전도 도체층, 외부 초전도층을 이하와 같이 이용하여 송전을 행한다.

(단극 송전)

양 코어에 구비하는 초전도 도체층을 왕로 선로(outward line)로 이용하고, 양 코어에 구비하는 외부 초전도층을 귀로 선로(return line)로 이용한다.

(쌍극 송전)

한쪽의 코어에 구비하는 초전도 도체층을 정극 및 부극 중 어느 한 극의 송전에 이용하고, 다른 쪽의 코어에 구비하는 초전도 도체층을 다른 극의 송전에 이용한다. 그리고, 각 코어의 외부 초전도층을 중성선층으로 한다.

상술한 도 4에 나타내는 교류용 초전도 케이블이나, 특허 문헌 1의 직류용 초전도 케이블에서는, 냉각시의 케이블 코어의 수축값(an allowance for contraction)을 취하도록, 코어를 3가닥 꼬아 합치고, 꼬아 합친 것에 슬랙(slack)을 갖게 하는 구성으로 하고 있다. 그러나, 1가닥의 케이블에 3심의 코어를 구비하는 구성에서는, 케이블 직경이 커져 버린다.

예컨대, 중심으로부터 순서대로 포머, 초전도 도체층, 절연층, 동제의 실드층, 보호층을 구비하는 케이블 코어를 3가닥 준비하고, 각 코어를 정극 코어, 부극 코어, 중성선 코어로 하는 직류용 초전도 케이블의 크기를 생각할 수 있다. 포머를 포함하는 초전도 도체층의 외경을 20㎜, 절연층의 두께를 5㎜, 실드층의 두께를 1㎜, 보호층의 두께를 2㎜라고 하면, 3개의 코어의 포락원(envelope circle)의 직경은, (36／√3＋18)×2≒77.6㎜가 된다. 또한, 각 코어 사이에 5㎜ 두께의 스페이서를 배치하여 슬랙을 갖게 한 경우, 이때의 포락원의 직경은, (41／√3＋18)×2≒83.3㎜가 된다.

한편, 직류용 초전도 케이블로서, 실드층을 초전도 재료로써 형성한 외부 초전도층으로 하고, 귀로 선로나 중성선층으로서 이용하는 경우, 코어를 2심으로 할 수 있어, 상기 3심의 코어를 구비하는 초전도 케이블보다 케이블 직경을 작게 할 수 있다. 예컨대, 상기한 바와 마찬가지로 중심으로부터 순서대로, 포머, 초전도 도체층, 절연층, 외부 초전도층, 보호층을 구비하는 케이블 코어를 2가닥 준비하고, 각 코어의 초전도 도체층을 각각 정극, 부극의 송전에 이용하고, 양 코어의 외부 초전도층을 중성선층으로 하는 초전도 케이블을 생각할 수 있다. 포머를 포함하는 초전도 도체층의 외경을 20㎜, 절연층의 두께를 5㎜, 외부 초전도층을 1㎜, 보호층의 두께를 2㎜라고 하면, 2개의 코어의 포락원의 직경은, (20＋5×2＋1×2＋2×2)×2＝72㎜가 된다. 또한, 각 코어 사이에 5㎜ 두께의 스페이서를 배치하여 슬랙을 갖게 한 경우, 그 포락원의 직경은, 72＋5＝77㎜이다. 이와 같이 코어를 2심으로 한 경우, 케이블 코어 3가닥을 꼬아 합친 구조의 상기 초전도 케이블과 비교하여, 케이블 직경을 작게 할 수 있다.

교류용 초전도 케이블에서도, 2심의 케이블 코어를 구비하는 초전도 케이블을 여러 가닥 이용함으로써 3상 교류 송전을 행할 수 있고, 또한 1가닥의 케이블의 케이블 외경을 작게 할 수 있다.

그래서, 본 발명에서는, 코어를 2심으로 하는 것을 규정한다. 이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.

본 발명의 초전도 케이블은, 초전도 도체층과, 이 초전도 도체층의 외주에 마련되는 절연층과, 이 절연층의 외주에 마련되는 외부 초전도층을 구비하는 케이블 코어 2가닥을 꼬아 합쳐 이루어지는 것으로 한다. 특히, 본 발명에서는, 단극 송전에서 외부 초전도층을 귀로 선로로서 이용하고, 쌍극 송전에서 정부극의 언밸런스 전류를 흘리거나, 이상 전류를 흘리거나 하므로, 외부 초전도층을 초전도 재료로써 형성한다.

초전도 도체층은, 예컨대, Bi2223계 초전도 재료로 이루어지는 복수의 필라멘트가 은 시스(silver sheath) 등의 매트릭스 중에 배치된 테이프 형상 선재를 나선 형상으로 감음으로써 형성하면 좋고, 단층이든 다층이든 좋다. 다층으로 하는 경우, 층간 절연층을 마련하더라도 좋다. 층간 절연층은, 크래프트지(kraft paper) 등의 절연지나 PPLP(스미토모 전기 공업 주식회사 등록 상표) 등의 반합성 절연지를 감아 마련하는 것을 들 수 있다. 이러한 초전도 도체층은, 상기 초전도 재료로 이루어지는 선재를 포머의 외주에 감아 형성한다. 포머는, 동이나 알루미늄 등의 금속 재료로써 형성한 중실체(solid body)든 중공체(hollow body)든 좋고, 예컨대, 복수의 동선을 꼬아 합친 구성의 것을 들 수 있다. 상기 동선은, 절연 피복된 것을 이용하더라도 좋다. 포머는, 초전도 도체층의 형상 유지 부재로서 기능한다. 포머와 초전도 도체층의 사이에 쿠션층을 개재시키더라도 좋다. 쿠션층은, 포머와 초전도 선재의 사이에서의 금속끼리의 직접 접촉을 피하여, 초전도 선재의 손상을 방지한다. 특히, 포머를 꼰 선 구조로 한 경우, 쿠션층은 포머 표면을 보다 매끄러운 면으로 하는 기능도 갖는다. 쿠션층의 구체적 재질로는, 절연지나 카본지를 적합하게 이용할 수 있다.

절연층은, PPLP(등록 상표) 등의 반합성 절연지나 크래프트지 등의 절연지를 감아 형성하는 것을 들 수 있다. 이 절연층은, 초전도 도체층과 대지 사이의 절연에 필요한 절연 강도를 구비하도록 한다.

본 발명의 초전도 케이블을 직류 송전에 이용하는 경우, 상기 절연층에는, 그 직경 방향(두께 방향)의 직류 전계 분포가 매끄러워지도록, 절연층의 내주측의 저항률이 낮고, 외주측의 저항률이 높아지도록 ρ 그레이딩을 실시하더라도 좋다. 이와 같이 ρ 그레이딩을 실시하여, 절연층의 두께 방향에서 단계적으로 저항률을 다르게 함으로써, 절연층의 두께 방향 전체의 직류 전계 분포를 매끄럽게 할 수 있어, 절연층의 두께를 저감할 수 있다. 따라서, 케이블 외경을 보다 작게 할 수 있어 바람직하다. 저항률을 다르게 하는 층 수는, 특별히 상관없지만, 실용적으로는, 2, 3층 정도이다. 특히, 이들 각 층의 두께를 균등하게 하면, 직류 전계 분포를 보다 효과적으로 매끄럽게 할 수 있다.

ρ 그레이딩을 실시하기 위해서는, 저항률(ρ)이 상이한 절연 재료를 이용하면 좋고, 예컨대, 크래프트지라고 하는 절연지를 이용하는 경우, 크래프트지의 밀도를 변화시키거나, 크래프트지에 디시안디아미드를 첨가하는 것 등에 의해, 저항률을 바꿀 수 있다. 절연지와 플라스틱 필름으로 이루어지는 복합지, 예컨대, PPLP(등록 상표)의 경우, 복합지 전체의 두께 T에 대한 플라스틱 필름의 두께 tp의 비율 k＝(tp／T)×100을 바꾸거나, 절연지의 밀도, 재질, 첨가물 등을 바꿈으로써, 저항률을 바꿀 수 있다. 비율 k의 값은, 예컨대, 40％～90％ 정도의 범위가 바람직하다. 통상, 비율 k가 클수록 저항률 ρ가 커진다.

또한, 절연층은, 초전도 도체층의 근방에, 다른 부분보다 유전률이 높은 고 ε층을 가지면, 직류 내전압 특성의 향상에 덧붙여, Imp. 내압 특성도 향상시킬 수 있다. 또, 유전률 ε(20℃)은 일반적인 크래프트지에서 3.2～4.5 정도, 비율 k가 40％인 복합지에서 2.8 정도, 비율 k가 60％인 복합지에서 2.6 정도, 비율 k가 80％인 복합지에서 2.4 정도이다. 특히, 비율 k가 높고, 또한 기밀도도 높은 크래프트지를 이용한 복합지에 의해 절연층을 구성하면, 직류 내전압과 Imp. 내압의 양쪽에 우수하여 바람직하다.

상기 ρ 그레이딩에 덧붙여, 절연층은, 그 내주측일수록 유전률 ε이 높고, 외주측일수록 유전률 ε이 낮아지도록 구성하더라도 좋다. 이 ε 그레이딩도 절연층의 직경 방향 전역에 걸쳐 형성한다. 또한, 상술한 바와 같이 ρ 그레이딩을 실시함으로써 본 발명의 초전도 케이블은, 직류 특성에 우수한 케이블이 되며, 직류 송전에 적합하게 이용할 수 있다. 한편, 현행 송전 선로는, 대부분이 교류로 구성되어 있다. 금후, 송전 방식을 교류에서 직류로 이행하는 것을 생각한 경우, 직류 송전으로 이행하기 전에, 과도적으로 본 발명의 케이블을 이용하여 교류를 송전하는 케이스가 상정된다. 예컨대, 송전 선로의 일부의 케이블을 본 발명의 초전도 케이블로 교환했지만 나머지 부분이 교류 송전용 케이블인 채로 있다든가, 송전 선로의 교류 송전용 케이블을 본 발명의 초전도 케이블로 교환했지만, 케이블에 접속되는 송전 기기는 교류용인 채로 되어 있는 경우 등이다. 이 경우, 본 발명의 케이블로 과도적으로 교류 송전을 행하고, 그 후, 최종적으로 직류 송전으로 이행되게 된다. 이 때문에, 본 발명의 케이블에서는, 직류 특성에 우수할 뿐만 아니라, 교류 특성도 고려한 설계로 하는 것이 바람직하다. 교류 특성도 고려한 경우, 내주측일수록 유전률 ε이 높고, 외주측일수록 유전률 ε이 낮은 절연층으로 함으로써, 서지(surge) 등의 임펄스 특성에 우수한 케이블을 구축할 수 있다. 그리고, 상기 과도기가 지나고 직류 송전이 행해지게 된 경우에는, 과도기에 이용하고 있었던 본 발명의 케이블을 그대로 직류 케이블로서 이용할 수 있다. 즉, ρ 그레이딩에 덧붙여 ε 그레이딩을 실시한 본 발명의 케이블은, 교류 직류 양용의 케이블로서 적합하게 이용할 수 있다.

통상, 상술한 PPLP(등록 상표)는, 비율 k를 높게 하면 고 ρ 저 ε이 된다. 이 때문에, 절연층의 외주측일수록 비율 k가 높은 PPLP(등록 상표)를 이용하여 절연층을 구성하면, 외주측일수록 고 ρ가 되며, 동시에 외주측일수록 저 ε으로 할 수 있다.

한편, 크래프트지는, 일반적으로 기밀도를 높게 하면 고 ρ 고 ε이 된다. 이 때문에, 크래프트지만으로 외주측일수록 고 ρ이면서 외주측일수록 저 ε인 절연층을 구성하는 것은 어렵다. 그래서, 크래프트지를 이용하는 경우는, 복합지와 조합하여 절연층을 구성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 절연층의 내주측에 크래프트지층을 형성하고, 그 외측에 PPLP층을 형성함으로써, 저항률 ρ는 크래프트지층＜PPLP층이 되며, 유전률 ε은 크래프트지층＞PPLP층이 되도록 하면 좋다.

상기 절연층상에는, 외부 초전도층을 마련한다. 이 외부 초전도층은, 상기 초전도 도체층과 마찬가지로 초전도 재료로써 형성한다. 외부 초전도층에 이용하는 초전도 재료는, 상기 초전도 도체층의 형성에 이용한 것과 동일한 것을 이용하여도 좋다. 또한, 외부 초전도층은, 접지 전위로 하여 둔다. 본 발명의 초전도 케이블을 이용하여 쌍극 송전을 행하는 경우, 통상, 정극 전류와 부극 전류는, 거의 같은 크기이며 서로 상쇄하므로, 중성선층으로서 기능하는 외부 초전도층에는, 전압이 거의 걸리지 않는다. 그러나, 본 발명에서는, 정극과 부극에서 언밸런스가 발생했을 때의 언밸런스 전류를 흘리거나, 한쪽 극에 이상이 발생하여 쌍극 송전에서 단극 송전으로 변경할 때, 송전 전류와 동등한 전류를 외부 초전도층에 흘리므로(단극 송전의 귀로 선로로서 기능시킴), 외부 초전도층을 초전도 재료로써 형성한다. 외부 초전도층의 외주에는, 절연을 겸한 보호층을 마련하는 것이 바람직하다.

그밖에, 절연층의 내외주의 적어도 한쪽, 다시 말해, 초전도 도체층과 절연층의 사이나, 절연층과 외부 초전도층의 사이에 반도전층을 형성하더라도 좋다. 전자의 내부 반도전층, 후자의 외부 반도전층을 형성함으로써, 초전도 도체층과 절연층의 사이 혹은 절연층과 외부 초전도층의 사이에서의 밀착성을 높여, 부분 방전의 발생 등에 따르는 열화를 억제한다.

상기 구성을 구비하는 케이블 코어를 2가닥 준비하고, 2가닥의 코어를 꼬아 합친 구조로 함으로써, 본 발명의 초전도 케이블은, 케이블 냉각시의 수축값을 갖게 할 수 있다. 수축값을 갖게 하는 구성, 즉, 열수축분을 흡수시키는 구성으로서는, 예컨대, 각 코어를 꼬아 합쳐 슬랙을 갖게 하는 것을 들 수 있다. 슬랙을 갖게 하는 방법으로서는, 코어 사이에 스페이서를 배치하여 코어를 꼬아 합치고, 꼬아 합친 코어를 단열관에 수납할 때(단열관 형성시), 스페이서를 제거하는 방법을 들 수 있다. 스페이서는, 예컨대, 5㎜ 정도 두께의 펠트 등을 들 수 있다. 스페이서의 두께는, 케이블 코어 직경에 따라 적절히 변경하면 좋다.

본 발명의 초전도 케이블은, 상기 2가닥의 코어를 꼬아 합쳐, 단열관 내에 수납하여 구성한다. 단열관은, 예컨대, 외관과 내관으로 이루어지는 이중 구조의 관 사이에 단열재를 배치하고, 내관과 외관 사이를 진공 흡입하는 구성을 들 수 있다. 내관 내의 케이블 코어의 외주면과 내관의 내주면으로 둘러싸이는 공간에는, 케이블 코어를 냉각하는 액체질소 등의 냉매를 충전하고, 이 공간을 냉매 유로로 한다. 단열관의 외주에는, 폴리염화비닐 등의 수지로써 방식층 등을 마련하더라도 좋다.

상기 단열관의 내관 내의 냉매 유로를 냉매 왕로로 하고, 별도로, 냉매 귀로를 구비하는 구성으로 하면, 침입열을 적게 할 수 있어 바람직하다. 냉매 귀로로서는, 냉매관을 이용하는 것을 들 수 있다. 냉매관은, 2가닥의 코어와 꼬아 합친 구성으로 하면, 단열관 내에 배치하기 쉬워 바람직하다. 냉매관을 구비함으로써 케이블 외경이 커지지 않도록, 냉매관은, 그 직경을 코어의 직경 미만으로 하고, 2심의 코어와 냉매관의 포락원의 직경이 2심의 코어의 포락원의 직경과 같은 직경이 되는 크기로 한다. 이러한 냉매관은, 하나라도 좋고, 복수 구비하고 있더라도 좋다.

상기 냉매관은, 케이블 냉각시에 수축 가능한 신축성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 신축성을 갖는 냉매관으로서, 예컨대, 냉매 온도에서도 강도에 우수한 스테인리스 등의 금속 재료로 이루어지는 코러게이트(corrugated)관을 들 수 있다. 신축성을 갖는 냉매관을 이용하는 경우, 상기 2가닥의 코어를 꼬아 합친 것과 같이 케이블 냉각시에 수축하기 위한 슬랙을 갖게 하지 않고서 2가닥의 코어를 꼬아 합쳐도 좋다. 2가닥의 코어를 꼬아 합친 것과 같이 수축하기 위한 슬랙을 확보하지 않더라도, 냉매관 자체의 신축성에 의해, 수축을 흡수할 수 있기 때문이다. 또, 이 냉매관의 외주에는, 크래프트지 등을 감아 보호층을 마련하더라도 좋다. 보호층을 마련함으로써, 냉매관이 코어나 단열관과 접촉하여, 이들이 손상되는 등의 문제를 억제할 수 있다.

상기 구성을 구비하는 본 발명의 초전도 케이블은, 양 코어에 구비하는 초전도 도체층을 왕로 선로로 이용하고, 양 코어에 구비하는 외부 초전도층을 귀로 선로로 이용함으로써, 단극 송전을 행할 수 있다. 또한, 한쪽의 코어의 초전도 도체층을 정극 및 부극 중 어느 한 극의 송전에 이용하고, 다른쪽의 코어의 초전도 도체층을 다른 극의 송전에 이용하고, 각 코어에 구비하는 외부 초전도층을 중성선층으로서 이용함으로써, 쌍극 송전을 행할 수 있다. 또한, 쌍극 송전을 행하고 있을 때, 한쪽의 극에 이상이 발생한 경우, 예컨대, 그 극의 초전도 도체층이나 케이블에 접속되는 직교류 변환기 등에 이상이 발생하여, 한쪽의 극의 송전을 정지하는 경우, 이상이 발생하고 있지 않은 극의 코어를 이용하여, 단극 송전을 행할 수 있다. 이때, 이상이 발생하고 있지 않은 극의 코어의 초전도 도체층을 왕로 선로, 외부 초전도층을 귀로 선로로서 이용하면 좋다. 또, 단극 송전, 쌍극 송전의 어느 송전의 경우라도, 양 코어의 외부 초전도층은, 접지 전위로 하여 둔다.

본 발명의 초전도 케이블은, 직류 송전뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 ε 그레이딩을 실시한 절연층을 마련함으로써, 교류 송전에도 적합하게 이용할 수 있다. 단상 교류 송전을 행하는 경우, 이 초전도 케이블을 1가닥 이용하고, 각 코어의 초전도 도체층을 상의 송전에, 각 코어의 외부 초전도층을 실드층으로서 이용하더라도 좋고, 1심 코어의 초전도 도체층을 상의 송전에, 이 코어의 외부 초전도층을 실드층으로서 이용하고, 나머지 1심을 예비심으로 하여도 좋다. 이 초전도 케이블로써 단상 교류 송전 후에 직류 송전을 행하는 경우, 단극 송전, 쌍극 송전의 어느 쪽을 행하더라도 좋다. 3상 교류 송전을 행하는 경우, 본 발명의 초전도 케이블을 2가닥 또는 3가닥 준비하여, 코어 수의 합계가 3심 이상이 되도록 한다. 2가닥의 케이블을 이용하는 경우, 코어 수의 합계는, 4심이 되므로, 1심을 예비심으로 하고, 나머지 3심의 코어의 초전도 도체층을 각각의 상의 송전에 이용하고, 외부 초전도층을 실드층으로서 이용하면 좋다. 3가닥의 케이블을 이용하는 경우, 각 케이블의 초전도 도체층을 각각의 상의 송전에 이용하고, 외부 초전도층을 실드층으로서 이용하면 좋다. 즉, 2심의 코어로 1상의 송전을 행하면 좋다. 이들 초전도 케이블로써 3상 교류 송전 후에 직류 송전을 행하는 경우, 각 케이블은 각각, 단극 송전, 쌍극 송전의 어느 쪽을 행하더라도 좋다.

(발명의 효과)

상기 구성을 구비하는 본 발명의 초전도 케이블은, 케이블 외경을 보다 작게 하면서, 1가닥의 케이블로 쌍극 송전을 행할 수 있다. 또한, 한쪽의 극에 이상이 발생한 때에는, 쌍극 송전에서 단극 송전으로 전환하여 송전을 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 초전도 케이블은, 케이블 외경을 크게 하는 일 없이 냉매관을 구비함으로써, 침입열을 작게 할 수 있다.

덧붙여, 본 발명의 초전도 케이블에 구비하는 코어에서, ρ 그레이딩을 실시한 절연층으로 함으로써, 절연층의 두께 방향의 전체에 걸쳐 직류 전계 분포를 매끄럽게 하여, 직류 내전압 특성을 개선하고, 절연층의 두께를 감소할 수 있다. 따라서, 케이블 외경을 보다 작게 할 수 있다. 또한, ρ 그레이딩에 덧붙여 초전도 도체층의 근방이 고 ε이 되도록 절연층을 마련함으로써, 상술한 직류 내전압 특성의 향상에 덧붙여, Imp. 내압 특성도 향상할 수 있다. 특히, 절연층의 내주측일수록 고 ε으로 하고 외주측일수록 저 ε으로 함으로써, 본 발명의 초전도 케이블은, 교류의 전기 특성에도 우수한 케이블로 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 초전도 케이블은, 직류 송전용, 교류 송전용의 각각에 적합하게 이용할 수 있을 뿐 아니라, 송전 방식을 교류와 직류의 사이에서 변경하는 과도기에서도 적합하게 이용할 수 있다.

도 1(a)는 본 발명의 초전도 케이블을 이용하여 직류 송전 선로를 구축한 상태를 나타내는 개략 구성도, 도 1(b)는 동 케이블에서, 케이블 코어 사이에 스페이서를 개재시킨 상태를 나타내는 개략 단면도,

도 2(a)는 본 발명의 초전도 케이블을 이용하여 쌍극 송전용 직류 송전 선로를 구축한 상태를 나타내는 개략 구성도, 도 2(b)는 한쪽의 코어의 초전도 도체층 및 외부 초전도층을 이용하여 단극 송전용 직류 송전 선로를 구축한 상태를 나타내는 개략 구성도,

도 3은 2심의 케이블 코어와 냉매관을 꼬아 합쳐 이루어지는 본 발명의 초전도 케이블의 단면 모식도,

도 4는 3심 일괄형의 3상 교류용 초전도 케이블의 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 초전도 케이블 2 : 케이블 코어

3 : 포머 4 : 초전도 도체층

5 : 절연층 6 : 외부 초전도층

7 : 보호층 8 : 단열관

8a : 외관 8b : 내관

9 : 공간 10～15 : 직교류 변환기

20～27, 30～37 : 리드 40 : 냉매관

90 : 스페이서 100 : 3상 교류용 초전도 케이블

101 : 단열관 101a : 외관

101b : 내관 102 : 케이블 코어

103 : 공간 104 : 방식층

200 : 포머 201 : 초전도 도체층

202 : 절연층 203 : 초전도 실드층

204 : 보호층

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

(실시예 1)

도 1(a)는 본 발명의 초전도 케이블을 이용하여 단극 송전용 직류 송전 선로를 구축한 상태를 나타내는 개략 구성도, 도 1(b)는 동 케이블의 케이블 코어 사이에 스페이서를 개재시킨 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 이하, 도면 중 동일 부호는 동일물을 나타낸다. 이 초전도 케이블(1)은, 초전도 재료로 이루어지는 초전도 도체층(4) 및 외부 초전도층(6)을 갖는 케이블 코어(2)를 2가닥 꼬아 합쳐 단열관(8) 내에 수납시킨 구성이다. 각 케이블 코어(2)는, 중심으로부터 순서대로 포머(3), 초전도 도체층(4), 절연층(5), 외부 초전도층(6), 보호층(7)을 구비한다.

본 예에서 초전도 도체층(4) 및 외부 초전도층(6)은, Bi2223계 초전도 테이프선(Ag－Mn 시스선)으로써 형성했다. 초전도 도체층(4)은 포머(3)의 외주에, 외부 초전도층(6)은 절연층(5)의 외주에 각각, 상기 초전도 테이프선을 나선 형상으로 감아 구성했다. 포머(3)는, 복수의 동선을 꼬아 합친 것을 이용하고, 포머(3)와 초전도 도체층(4)의 사이에는, 절연지에 의해 쿠션층(도시하지 않음)을 형성했다. 절연층(5)은, 초전도 도체층(4)의 외주에 반합성 절연지(PPLP : 스미토모 전기 공업 주식회사 등록 상표)를 감아 구성했다. 이 절연층(5)은, 초전도 도체층(4)과 대지 사이의 절연에 필요한 절연 강도를 갖도록 마련했다. 보호층(7)은, 외부 초전도층(6)의 외주에 크래프트지를 감아 마련했다.

본 예에서는, 이들 포머(3), 초전도 도체층(4), 절연층(5), 외부 초전도층(6), 보호층(7)으로 이루어지는 케이블 코어(2)를 2가닥 준비하고, 열수축에 필요한 수축값을 갖도록 슬랙을 갖게 하여 꼬아 합쳐, 단열관(8) 내에 수납하고 있 다. 본 예에서 단열관(8)에는, SUS 코러게이트관을 이용하여, 도 4에 나타내는 종래의 초전도 케이블과 마찬가지로, 외관(8a)과 내관(8b)으로 이루어지는 2중관의 사이에 단열재(도시하지 않음)를 다층으로 배치하고, 또한 2중관 내를 진공 흡입한 진공 다층 단열 구성으로 했다. 내관(8b)과 2심의 케이블 코어(2)로 둘러싸이는 공간(9)이 액체질소 등의 냉매의 유로가 된다. 또한, 단열관(8)의 외주에는, 폴리염화비닐로 방식층(도시하지 않음)을 형성했다. 또한, 케이블 코어(2) 사이에 슬랙을 갖게 하여 꼬아 합치기 위해, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 케이블 코어(2) 사이에 스페이서(90)를 개재시켜 꼬아, 단열관(8)에 수납할 때(단열관(8)을 형성할 때)에 스페이서(90)를 제거했다. 본 예에서 스페이서(90)는, 단면 직사각형 형상의 5㎜ 두께의 펠트를 이용했다.

상기 구성을 구비하는 본 발명의 초전도 케이블(1)은, 직류 송전, 구체적으로는 쌍극 송전, 단극 송전 중 어디라도 이용할 수 있다. 우선, 단극 송전을 행하는 경우를 설명한다. 단극 송전을 행하기 위해서는, 도 1(a)에 나타내는 바와 같은 송전 선로를 구축하면 좋다. 구체적으로는, 도 1(a)에서 우측의 코어(2)에 구비하는 초전도 도체층(4)의 한쪽 단측에, 교류 계통(도시하지 않음)에 접속되는 직교류 변환기(10)가 리드(20), 리드(21)를 거쳐 접속되고, 동 초전도 도체층(4)의 다른쪽 단측에, 교류 계통(도시하지 않음)에 접속되는 직교류 변환기(11)가 리드(22)를 거쳐 접속된다. 도 1(a)에서 좌측의 코어(2)에 구비하는 초전도 도체층(4)의 한쪽 단측에는, 마찬가지로 직교류 변환기(10)가 리드(23), 리드(21)를 거쳐 접속되고, 동 초전도 도체층(4)의 다른쪽 단측에, 직교류 변환기(11)가 리 드(22)를 거쳐 접속된다. 양 코어(2)의 외부 초전도층(6)은, 리드(24), 리드(25), 리드(26)를 거쳐 직교류 변환기(10)에 접속되고, 리드(27)를 거쳐 직교류 변환기(11)에 접속된다. 그리고, 본 예에서는, 리드(26)를 접지하고 있다. 이 접지에 의해, 외부 초전도층(6)은 접지 전위가 된다. 또, 본 예에서는 한쪽만 접지로 했지만, 리드(27)도 접지하여 양쪽 접지로 하여도 좋다. 또한, 리드(20～27)는, 초전도 도체층(4)이나 외부 초전도층(6)과 직교류 변환기(10, 11)를 전기적으로 접속하는 것이다.

상기 구성을 구비하는 직류 송전 선로에서는, 양 코어(2)에 구비하는 초전도 도체층(4)에 단극의 전류를 흘려 왕로 선로로서 이용하고, 양 코어(2)에 구비하는 외부 초전도층(6)에 귀로 전류를 흘려 귀로 선로로서 이용함으로써 단극 송전을 행할 수 있다. 또한, 이 초전도 케이블은, 슬랙을 갖게 하여 2가닥의 케이블 코어를 꼬아 합치고 있으므로, 이 슬랙에 의해, 냉각시, 열수축분을 흡수할 수 있다. 또한, 이 초전도 케이블(1)은, 종래의 케이블보다 코어 수가 적으므로, 케이블 직경을 작게 할 수 있다.

(실시예 2)

다음으로, 쌍극 송전을 행하는 경우를 설명한다. 도 2(a)는 본 발명의 초전도 케이블을 이용하여 쌍극 송전용 직류 송전 선로를 구축한 상태를 나타내는 개략 구성도, 도 2(b)는 한쪽의 코어의 초전도 도체층 및 외부 초전도층을 이용하여 단극 송전을 행하는 직류 송전 선로를 구축한 상태를 나타내는 개략 구성도이다. 실 시예 1에서 이용한 초전도 케이블(1)은, 쌍극 송전에도 이용할 수 있다. 쌍극 송전을 행하기 위해서는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같은 송전 선로를 구축하면 좋다. 구체적으로는, 한쪽의 코어(2)(도 2(a)에서 우측의 코어(2))에 구비하는 초전도 도체층(4)의 한쪽 단측에, 교류 계통(도시하지 않음)에 접속되는 직교류 변환기(12)가 리드(30)를 거쳐 접속되고, 동 초전도 도체층(4)의 다른쪽 단측에, 교류 계통(도시하지 않음)에 접속되는 직교류 변환기(13)가 리드(31)를 거쳐 접속된다. 또한, 이 코어(2)에 구비하는 외부 초전도층(6)의 한쪽 단측에 직교류 변환기(12)가 리드(32), 리드(33)를 거쳐 접속되고, 동 외부 초전도층(6)의 다른쪽 단측에, 직교류 변환기(13)가 리드(34)를 거쳐서 접속된다. 다른쪽의 코어(2)(도 2(a)에서 좌측의 코어(2))에 구비하는 초전도 도체층(4)의 한쪽 단측에, 교류 계통(도시하지 않음)에 접속되는 직교류 변환기(14)가 리드(35)를 거쳐 접속되고, 동 초전도 도체층(4)의 다른쪽 단측에, 교류 계통(도시하지 않음)에 접속되는 직교류 변환기(15)가 리드(36)를 거쳐 접속된다. 또한, 이 코어(2)에 구비하는 외부 초전도층(6)의 한쪽 단측에 직교류 변환기(14)가 리드(37), 리드(33)를 거쳐 접속되고, 동 외부 초전도층(6)의 다른쪽 단측에, 직교류 변환기(15)가 리드(34)를 거쳐 접속된다. 그리고, 리드(33)를 접지하고 있다. 이 접지에 의해, 외부 초전도층(6)은 접지 전위가 된다. 본 예에서는, 리드(33)만 접지하여 한쪽 접지로 했지만, 리드(34)도 접지하여 양쪽 접지로 하여도 좋다. 또, 리드(30～37)는, 초전도 도체층(4)이나 외부 초전도층(6)과 직교류 변환기(12, 13, 14, 15)를 전기적으로 접속하는 것이다.

상기 구성에 의해, 직교류 변환기(13), 리드(31), 도 2(a)에서 우측의 코어(2)의 초전도 도체층(4), 리드(30), 직교류 변환기(12), 리드(33), 리드(32), 외부 초전도층(6), 리드(34)라고 하는 정극 회로가 구축된다. 또한, 직교류 변환기(15), 리드(36), 도 2(a)에서 좌측의 코어(2)의 초전도 도체층(4), 리드(35), 직교류 변환기(14), 리드(33), 리드(37), 외부 초전도층(6), 리드(34)라고 하는 부극 회로가 구축된다. 이들 정극 회로, 부극 회로에 의해 쌍극 송전을 행할 수 있다. 이때, 양 코어(2)의 외부 초전도층(6)은, 중성선층으로서 이용될 뿐만 아니라, 정부극의 언밸런스 전류나 이상 전류를 흘리는데 이용된다. 또, 본 예에서는, 도 2(a)에서 우측의 코어를 정극, 좌측의 코어를 부극으로 이용했지만 물론 역이라도 좋다.

한편, 어느 한쪽 극의 초전도 도체층이나 직교류 변환기에 이상이 발생하여, 그 극의 초전도 도체층에 의한 송전을 정지했을 때, 이상을 발생하고 있지 않은 극의 초전도 도체층을 이용하여 단극 송전을 행할 수 있다. 예컨대, 도 2(a)에서 좌측의 코어(2)나 직교류 변환기(14, 15) 등에 이상이 발생한 경우, 즉, 부극에 이상이 발생한 경우, 도 2(a)에서 좌측의 코어(2)를 이용한 송전을 정지한다. 이때, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 한쪽의 코어(2)(도 2에서 우측의 코어(2))를 이용한 단극 송전용 송전 선로가 구축되어, 이 코어(2)의 초전도 도체층(4)을 왕로 선로, 외부 초전도층(6)을 귀로 선로로서 단극 송전을 행할 수 있다. 또, 본 예에서는, 부극에 이상이 발생한 경우를 설명했지만, 정극에 이상이 발생한 경우도 마찬가지이다. 이때, 다른쪽의 코어(2)(도 2에서 좌측의 코어(2))의 초전도 도체층(4)을 왕로 선로, 외부 초전도층(6)을 귀로 선로로 하여 단극 송전을 행하면 좋다.

상기한 바와 같이 본 발명의 초전도 케이블은, 1가닥의 케이블로, 쌍극 송전 및 단극 송전의 양쪽을 행할 수 있다. 특히, 1가닥의 케이블에 구비하는 케이블 코어 수를 2심으로 했으므로, 3심의 코어를 구비하는 구성과 비교하여, 케이블 외경을 보다 작게 할 수 있다.

상기한 바와 같이 직류 송전을 행하는 경우, 절연층(5)에서 내주측의 저항률이 낮고, 외주측의 저항률이 높아지도록 ρ 그레이딩을 실시하면, 절연층의 두께 방향의 직류 전계 분포를 매끄럽게 함으로써, 절연층의 두께를 보다 작게 할 수 있다. 저항률은, 비율 k가 상이한 PPLP(등록 상표)를 이용함으로써 변화시킬 수 있고, 비율 k가 커지면 저항률이 높아지는 경향이 있다. 또한, 절연층(5)에서 초전도 도체층(4)의 근방에 고 ε층을 마련하면, 직류 내전압 특성의 향상에 덧붙여, Imp. 내압 특성도 향상시킬 수 있다. 고 ε층은, 예컨대, 비율 k가 작은 PPLP(등록 상표)를 이용하여 형성하는 것을 들 수 있다. 이때, 고 ε층은, 저 ρ층으로도 된다. 또한, 상기 ρ 그레이딩에 덧붙여, 내주측일수록 유전률 ε이 높고, 외주측일수록 유전률 ε이 낮아지도록 절연층(5)을 형성하면, 교류 특성에도 우수하다. 따라서, 상기 초전도 케이블(1)을 교류 송전에도 적합하게 이용할 수 있다. 예컨대, 이하와 같이 비율 k가 상이한 PPLP(등록 상표)를 이용하여, 저항률 및 유전률이 3단계로 상이하도록 절연층을 마련하는 것을 들 수 있다. 이하의 3층은, 내주측으로부터 순서대로 구비하면 좋다(X, Y는 상수).

저 ρ층 : 비율 k＝60％, 저항률 ρ(20℃)＝XΩㆍ㎝, 유전률 ε＝Y

중 ρ층 : 비율 k＝70％, 저항률 ρ(20℃)＝약 1.2XΩㆍ㎝, 유전률 ε＝약 0.95Y

고 ρ층 : 비율 k＝80％, 저항률 ρ(20℃)＝약 1.4XΩㆍ㎝, 유전률 ε＝약 0.9Y

초전도 케이블(1)을 이용하여 3상 교류 송전을 행하는 경우, 초전도 케이블(1)을 2가닥 또는 3가닥을 준비하여 행하면 좋다. 2가닥의 케이블(1)을 이용하는 경우, 2가닥의 케이블(1)에 구비하는 4심의 코어(2) 중, 1심의 코어(2)를 예비심으로 하고, 나머지 3심의 코어(2)의 초전도 도체층(4)을 각각 상의 송전에 이용하고, 이들 코어(2)의 외부 초전도층(6)을 실드층으로서 이용하면 좋다. 3가닥의 케이블(1)을 이용하는 경우, 각 케이블(1)을 각각 상의 송전에 이용한다. 즉, 각 케이블(1)에 구비하는 2심의 코어(2)로 1상의 송전을 행한다. 이때, 각 케이블(1)에 구비하는 2심의 코어(2)의 초전도 도체층(4)을 상의 송전에 이용하고, 이들 초전도 도체층(4)의 외주에 구비하는 외부 초전도층(6)을 실드층으로서 이용한다. 초전도 케이블(1)을 이용하여 단상 교류 송전을 행하는 경우, 초전도 케이블(1)을 1가닥 준비하고, 각 코어(2)의 초전도 도체층(4)을 같은 상의 송전에 이용하고, 이들 초전도 도체층(4)의 외주에 구비하는 외부 초전도층(6)을 실드층으로서 이용하면 좋다.

초전도 케이블(1)은, 상기 교류 송전을 행한 후, 상술한 단극 송전이나 쌍극 송전이라고 하는 직류 송전을 행하는 것도 가능하다. 이와 같이 ρ 그레이딩이나 ε 그레이딩을 실시한 절연층을 구비하는 본 발명의 초전도 케이블에서는, 직류 교 류 양용 케이블로서 적합하게 이용할 수 있다. 이들 ρ 그레이딩, ε 그레이딩에 관한 사항은, 후술하는 실시예 3에 대해서도 마찬가지이다.

(실시예 3)

다음으로, 냉매 왕로와 냉매 귀로의 양쪽을 구비하는 구성을 설명한다. 도 3은 2가닥의 코어와 냉매관을 꼬아 합쳐 이루어지는 본 발명의 초전도 케이블의 단면 모식도이다. 상기 실시예 1, 2에서는, 단열관의 내관 내를 냉매 유로로 하는 구성을 설명했지만, 도 3에 나타내는 바와 같이 냉매관(40)을 별도로 구비하여, 내관 내의 공간(9)을 냉매 왕로로 하고, 냉매관(40) 내를 냉매 귀로로 하여도 좋다. 이와 같이 냉매의 왕복로를 구비함으로써, 침입열을 저감할 수 있다.

본 예에서는, 2개의 냉매관(40)을 준비하고, 2가닥의 케이블 코어(2)와 꼬아 합친 구조로 했다. 특히 본 예에서는, 냉매관(40)으로서, 스테인리스제의 코러게이트관을 이용했다. 코러게이트관과 같이 가요성을 갖는 관을 이용한 경우, 냉매관(40) 자체의 신축성에 의해, 케이블 냉각시의 수축을 흡수할 수 있다. 따라서, 2가닥의 케이블 코어(2)와 꼬아 합칠 때, 냉매관(40)은, 상기 수축하기 위한 슬랙을 갖게 하는 일 없이 꼬아 합쳤다.

그리고, 상기 냉매관(40)은, 그 직경이 케이블 코어(2)의 직경보다 작은 것으로 하고, 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이 2개의 냉매관(40)과 2심의 코어(2)의 포락원(도 3의 파선원)의 직경이 2심의 코어(2)의 포락원의 직경과 같아지도록 했다. 이 때문에, 2심의 케이블 코어(2)에 덧붙여 냉매관(40)을 구비하고 있더라도, 이 초전도 케이블은, 냉매관(40)을 구비하고 있지 않은 실시예 1, 2에 나타내는 초전도 케이블(1)과 비교하여, 케이블 외경이 커지는 일이 없다. 또, 본 예에서는, 냉매관(40)을 2개로 했지만, 하나라도 좋고, 3개 이상으로 하여도 좋다. 단, 냉매관과 2심의 케이블 코어의 포락원의 직경이 2심의 코어의 포락원의 직경과 같아지도록, 냉매관의 크기를 선택한다.

본 발명의 초전도 케이블은, 전력 송전을 행하는 선로에 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 초전도 케이블은, 직류의 전력 수송 수단 외에, 송전 방식을 교류에서 직류로 이행하는 과도기에서, 교류를 송전하는 것에도 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 직류 송전 방법은, 상기 본 발명의 초전도 케이블을 이용하여 직류 송전을 행할 때에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

복수의 케이블 코어를 꼬아 합쳐 이루어지는 초전도 케이블로서,

상기 케이블 코어는,

초전도 도체층과,

상기 초전도 도체층의 외주에 마련되는 절연층과,

상기 절연층의 외주에 마련되는 외부 초전도층

을 구비하고,

상기 복수의 케이블 코어는 2가닥인 것

을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 1 항에 있어서,

2심의 코어가 꼬인 구조는 케이블 냉각시의 수축값(an allowance for contraction)을 갖도록 하는 슬랙이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 1 항에 있어서,

2심의 코어와 적어도 하나의 냉매관이 더 꼬아 합쳐져 있으며, 상기 냉매관은, 그 직경이 코어의 직경 미만이며, 2심의 코어와 냉매관의 포락원의 직경이 2심 코어의 포락원의 직경과 같은 직경인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 3 항에 있어서,

냉매관은, 케이블 냉각시에 수축 가능한 신축성을 갖고, 케이블 냉각시에 수축하기 위한 슬랙(slack)을 갖게 하지 않고, 2심의 코어와 꼬아 합쳐져 있는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 4 항에 있어서,

냉매관은 금속 코러게이트(corrugated)관인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 1 항에 있어서,

절연층은, 절연지와 플라스틱 필름으로 이루어지는 복합지와 절연지의 조합에 의해 형성되고, 그 직경 방향의 직류 전계 분포가 평활화되도록, 절연층의 내주측의 저항률이 낮고, 외주측의 저항률이 높아지도록 ρ 그레이딩이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 6 항에 있어서,

ρ 그레이딩은 복합지의 두께에 대한 플라스틱 필름의 두께의 비율 k가 상이한 복합지의 조합에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 7 항에 있어서,

비율 k가 60% 이상인 복합지를 이용하고 있는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 6 항에 있어서,

절연층은, 상기 초전도 도체층의 근방에, 다른 부분보다 유전률이 높은 고(高)ε층을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 6 항에 있어서,

절연층은, 그 내주측일수록 유전률 ε이 높고, 외주측일수록 유전률 ε이 낮게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
청구항 1에 기재된 초전도 케이블을 이용한 직류 송전 방법으로서,

양 코어에 구비하는 초전도 도체층을 왕로 선로로 이용하고, 양 코어에 구비하는 외부 초전도층을 귀로 선로로 이용하여 단극 송전(unipolar transmission)을 행하는 것

을 특징으로 하는 직류 송전 방법.
청구항 1에 기재된 초전도 케이블을 이용한 직류 송전 방법으로서,

한쪽의 코어에 구비하는 초전도 도체층을 정극(positive pole) 및 부극(negative pole) 중 어느 한 극의 송전에 이용하고, 다른쪽의 코어에 구비하는 초전도 도체층을 다른 극의 송전에 이용하고, 양 코어의 외부 초전도층을 중성선층(neutral-line layers)으로 하여 쌍극 송전(bipolar transmission)을 행하는 것을 특징으로 하는 직류 송전 방법.